【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及极薄煤层综采，更具体的涉及一种基于双层规划的极薄煤层液压支架集群移架规划方法及系统。
技术介绍
1、随着无人驾驶矿卡、人工智能和5g等技术装备的应用，矿山开发水平提高。这些技术应用于智能化开采、运输、选冶等多个场景，有效促进了矿山智能化转型。煤矿智能化是煤炭工业发展的必由之路，通过机械化换人、自动化减人、固定岗位无人值守和危险岗位机器人作业，实现煤矿转型升级，对煤炭安全供给和行业可持续发展意义重大。
2、智能开采控制技术在中厚煤层开采条件下比较成熟，为在极薄煤层开采奠定了坚实的基础。但是与中厚煤层开采条件相比，极薄煤层开采空间狭小，使得控制系统执行部件(采煤机、刮板输送机、液压极薄煤层液压支架等)的运行、调节、协调配合受到空间限制，对智能开采控制技术提出极高要求。因此，需要充分调研极薄煤层开采过程中各种不利情况，不断完善和优化控制策略，使得智能控制技术和装备在井下应用时风险降到最低。
3、综上，现有技术中的极薄煤层液压支架智能决策与控制方法仍然集中在极薄煤层液压支架的步态控制，尚未实现以智能决策模型支持的极薄煤层液压支架自组织排队及协同控制技术。主要是根据割煤工艺设计极薄煤层液压支架电液控制程序，由于极薄煤层液压支架的控制模式包括单架顺序动作和多架成组动作，控制模式单一、固化，导致极薄煤层液压支架跟机适应能力差。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本专利技术提出了一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法及系统，能够解决现有的极薄煤层液压支
2、为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法，包括以下步骤：
3、获取液压支架跟机动作时序和液压支架压力状态；
4、以液压支架跟机循环动作周期作为时间单位，将动作周期内采煤机速度期望值和液压系统压力稳定作为决策目标，构建基于双层规划的极薄煤层液压支架群移架规划模型；
5、将液压支架跟机动作时序和液压支架压力状态进行分组，根据构建的极薄煤层液压支架群移架规划模型，计算每个组的跟机速度和压力状态；根据每个组的跟机速度和采煤机速度，确定最优跟机速度；根据每个组的压力状态和液压系统稳压状态，确定最优压力状态；
6、通过加权最优跟机速度和最优压力状态，生成循环周期内液压支架跟机单目标函数；对跟机单目标函数求解，选出最优的液压支架操作序列和液压供给流量配置，对液压支架跟机的动作和动力进行规划调整。
7、优选地，所述基于双层规划的极薄煤层液压支架群移架规划模型的构建，包括以下步骤：
8、包括构建上层决策空间和下层决策空间，其中：
9、上层决策空间采用支架群组跟机推进动作时序规划方法，通过对支架群组中各个支架的动作类型进行分类和归纳，建立支架动作的点逻辑时间关系矩阵，得到动作类型的执行时序可行集，将得到的时序可行集作为支架动作控制序的决策变量搜索空间；
10、下层决策空间的供液系统采用多泵变频驱动方式，根据泵组数量和变频参数配置，设定供液流量调节范围和精度，作为供液动力调控序的决策空间；以供液流量为决策变量，采用粒子群优化算法，规划求解适配该支架动作时序的供液动力最优调控策略。
11、优选地，所述将液压支架跟机动作时序和将液压支架压力状态进行分组，包括以下步骤：
12、考虑极薄煤层的结构、工作面的状态、液压支架群组的整体布局因素；
13、通过传感器技术和实时数据监测系统获取实时信息，作为时序规划的输入；
14、通过对液压支架动作循环周期内的所有时序进行穷举，得出动作类型的执行时序可行集，考虑动作类型之间的逻辑关系和约束条件，确定满足规划要求的合理时序；
15、将得到的时序可行集作为液压支架动作控制序的决策变量搜索空间。
16、优选地，所述每个组的跟机速度的求解，包括以下步骤：
17、定义具有相交时间关系的若干动作为一套液压支架组合动作，包含不同类型动作相交执行、相同类型动作同步执行；
18、设任意一个支架行为可行时序中共有m组液压支架组合动作，第x个液压支架组合动作记为zx；
19、供液流量调控与液压支架组合动作设计为交叠协同逻辑jx，jx为支架组合动作zx的适配供液流量调控动作，两者时间关系为交叠，qx为zx的适配供液流量；
20、定义液压支架跟机速度为沿采煤机割煤方向的液压支架群组推进速度，则一次循环周期内液压支架平均跟机速度为：
21、
22、式中，l为液压支架架间距，num为此次循环周期的液压支架同步跟机移架支护的数量，为zx-1与zx的间隔时间，tx为zx的执行时间，同一液压支架组合动作主要由供液流量决定。
23、优选地，所述每个组的压力状态的求解，包括以下步骤：
24、供液流量大小决定了液压支架某种动作类型执行时的压力状态，稳压流量使压力限定范围内变化，液压支架动作快速稳定；流量过小引起压力不足，造成液压缸推动力不足，无法克服负载；流量过大引起压力波动，造成动作不精准、能量浪费和机械故障隐患；
25、将液压支架动作过程压力状态分为三种辨识类型，包括压力不足、稳压状态、压力波动，对应三种的支架动作状态的压力状态评估分别、、、、、，生成压力状态的2×3模糊评判矩阵为：
26、
27、生成模糊综合评价向量：
28、
29、设定压力状态的级分集sc=(sca，scb，scc)，其中sca，scb和scc分别为压力不足、稳压状态和压力波动的级分，取值均为[-100，100]；
30、以稳压状态为目标，sca取值为-20，scb取值100，scc取值-10；
31、根据计算得出此循环周期的压力状态评价分数为：
32、
33、式中，为液压支架组合动作压力状态的模糊综合评价向量，由压力状态模糊辨识模型计算得出。
34、优选地，所述确定最优跟机速度的计算公式为：
35、
36、式中，为该循环周期内采煤机平均速度；越接近，越接近1；和分别为液压支架跟机速度的上、下限规格，由液压支架跟随采煤机速度匹配限制决定；和分别为下、上接近目标程度，0<e<1或e>1，当e越接近1时，液压支架跟机速度接近采煤机速度。
37、优选地，所述确定最优压力状态的计算公式为：
38、
39、式中，越大，越接近1；和分别为压力状态评价分数的上、下限规格，取值主要由压力波动和稳压状态期望界限决定。
40、优选地，所述生成循环周期内液压支架跟机单目标函数为：
41、
42、其中，和分别为速度和压力响应指标的权重因子，取值[0,1]且满足=1；
43、将液压支架的跟机速度和压力状态多目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述基于双层规划的极薄煤层液压支架群移架规划模型的构建，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述将液压支架跟机动作时序和将液压支架压力状态进行分组，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述每个组的跟机速度的求解，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述每个组的压力状态的求解，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述确定最优跟机速度的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述确定最优压力状态的计算公式为：
8.根据权利要求7所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述生成循环周期内液压支架跟机单目标函数为：<...
【技术特征摘要】
1.一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述基于双层规划的极薄煤层液压支架群移架规划模型的构建，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述将液压支架跟机动作时序和将液压支架压力状态进行分组，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述每个组的跟机速度的求解，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的极薄煤层液压支架集群移架规划方法，其特征在于，所述每个组的压力状态...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，杜沁，庄静，郝敬宾，李琳，吕海军，李游，朱小军，
申请(专利权)人：徐州华东机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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